近年来,由于世界重工业化进程的加剧,农业用地逐渐受到重金属污染。重金属铅毒害,对作物的产量有着极大的负面影响。很多现代化生产方式,比方说农药化肥的滥用,汽车尾气的排放以及矿产开采,这些都会潜在的对农业用地造成铅污染的毒害。由于铅元素对作物而言不是必需元素,所以土壤中即使含有少量的铅,也会对作物产生很大的毒害作用。研究发现,铅胁迫会导致作物产生ROS(活性氧),ROS会对植物细胞的重要组分,比如蛋白质、油脂以及核苷酸等,产生氧化胁迫的危害。不仅如此,铅毒害会抑制许多重要的细胞代谢酶的活性,其中影响最大的是光合代谢途径。植株通过不同的代谢途径,产生具有抗氧化能力的蛋白以及非蛋白物质,进而提高植株本身的耐毒性。不同基因型的烟草因为自身的遗传特性而不同,所以其抵抗重金属危害的能力不同,而且抗逆性与重金属污染的类别具有很大的关联。所以对烟草耐铅性的研究已经成为刻不容缓的事实,其中有效途径为寻找耐铅性较强的烟草品种,考察铅毒害对收集的不同基因型烟草品种生理活性指数的影响,以及各种可以缓解铅毒害的代谢途径,最终探寻有效的可以缓解铅毒害的方法。在这篇研究中,我们就致力于解决以上问题,也可以帮助我们了解烟草响应铅毒害的机理,最终挑选出可以在实际生产中应用的耐铅毒害的烟草基因型。1.铅毒害下,不同基因型烟草(Nicotiana tabacum)各自的表型以及生理机制的变化。将七份不同基因型的烟草材料种植在含有不同铅浓度(Pb(NO3)2)的水培营养液中,结果表明,随着铅浓度的上升,植株生长指数以及光合作用强度都降低,植株中抗氧化酶的含量随着水培液中铅浓度的上升,都会显著提高。有趣的是,CAT的活性是降低的,并且,随着铅浓度的上升,不同基因型植株中MDA的含量显著上升。另外,烟草植株根以及叶片组织中铅的含量随着溶液中铅浓度的上升,含量也会随之上升。总而言之,我们发现,不同基因型的烟草品种响应铅毒害的机理,有着显著的区别。2.外源喷施乙酰半胱氨酸(NAC),对烟草植株铅毒害的缓解机理研究我们研究测试了乙酰半胱氨酸(NAC)对烟草铅毒害的缓解能力。分别用不同浓度的铅处理植株,并各自添加200或者300μM的NAC,以不添加NAC的处理作为对照。结果表明,随着铅浓度的提高,植株的生长受到抑制。但是,通过外源不同浓度NAC的添加(200和300btM),可以促进植株的生长,而在500μM的Pb(NO3)2的处理下,外源NAC的施加并没有促进植株的生长,但是可以增加植株中的光合色素的含量。在Pb(NO3)2的处理水平下,NAC对各种基因型烟草植株均有广泛的促进生长的作用,比如说增强植株光合代谢途径的能力。外源喷施NAC,同样可以增加植株体内SOD, APX以及CAT的活性,但是却降低了APX的活性。综上所述,NAC可以有效降低植株叶片中的铅浓度,进而增强植株抗铅毒害的能力。在Pb胁迫下,外源施用NAC也能够减少Pb对叶绿体超微结构的伤害保护光合器官的完整性。